DE2549866B2 - Schlaghammer mit einem als freikolben arbeitenden schlagkolben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schlaghammer gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem solchen, durch die US-PS 3114 423 oder 37 409 bekannten Schlaghammer ist zwischen einen Antriebskolben und den Schlagkolben ein Luftpuffer geschaltet, in den zum Ausgleich der Undichtigkeitsver- *ΐ luste laufend Luft von außen her durch öffnungen im Zylinder nachgesaugt werden muß; dadurch geraten unvermeidbar Staub und Feuchtigkeits-Partikel aus der Umgebungsluft in den Zylinder und damit auch in den Schmierfilm der Gleitflächen, so daß ein rascher Verschleiß eintritt, insbesondere beim Arbeiten in staubiger Atmosphäre. Infolge des Verschleißes leitet die Dichtung zwischen den Kolben- und Zylinderflächen und damit auch die Schlagleistung des Schlaghammers; außerdem besteht die Gefahr, daß die Luftverluste bei der Kompression des Luftpuffers so groß werden, daß die beiden Kolben zusammenstoßen und der Schlaghammer beschädigt wird. Der Vorteil dieser bekannten Schlaghämmer, daß die Geschwindigkeit des Schlagkolbens beim Vorschub wesentlich größer ist als beim Rückhub und daß der Rückstoß auf die Bedienungperson relativ klein ist, wird also mit beträchtlichen betrieblichen Nachteilen erkauft

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Schlaghämmer dahingehend zu verbessern, daß das Schmiersystem gegen die Außenatmosphäre völlig abgedichtet ist und trotzdem die Bewegung des Schlagkolbens der Bewegung eines pneumatisch betätigten Schlagkolbens sehr nahe kommt hinsichtlich des Vorhub/Rückhub-Geschwindigkeits-Verhältnisses und der kinetischen Energie am Ende des Vorhubes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Mermale im Kennzeichen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die Erfindung bringt den wesentlichen technischen Fortschritt mit sich, daß die Aufgabe in überaus vorteilhafter Weise gelöst wird. Das Schmiersystem hat keinerlei Verbindung mit der Außenatmosphäre und deren Schmutz- und Feuchtstoffen, so daß der Schlaghammer auch in sehr staubiger Umgebung und an feuchten Orten ohne Beeinträchtigung des Schmierfilms auf den Gleitflächen betrieben werden kann. Da zwischen Kolben und zylindrischer Führung keine Abdichtung mehr erforderlich ist, ist die Herstellung der Kolben- und Führungsflächen einfacher und weniger aufwendig; außerdem bleibt die Schlagleistung auch nach längerer Betriebszeit gleich, während sie bei Luftpufferantrieb mit nachlassender Abdichtung abnimmt Durch die Angleichung der Schlagkolben-Geschwindigkeiten an die bei pneumatischem Antrieb wird etwa dieselbe kinetische Energie beim Schlag erzeugt.

Durch die US-PS 37 88 403 ist ein mechanischer Antrieb des Schlagkolbens bekannt, bei dem zu Beginn des Rückhubes der Schlagkolben über eine Rastklinke an einen Antriebskolben angekuppelt und nach dem Spannen einer Druckfeder zu Beginn des Vorhubes abgekuppelt wird, wonach der Schlagkolben sich unter dem Federdruck auf das Werkzeug zu bewegt; die Rastklinken-Kupplung ist aber wenig robust und läßt zudem keine hohen Schlagfrequenzen zu. Vor allem aber verläuft die Geschwindigkeitskurve des Schlagkolben-Vorhubes anders als bei pneumatischem Antrieb, weil die Federkraft bei fortschreitender Hubbewegung des Schlagkolbens rasch abnimmt, während bei pneumatischen Antrieb der Luftpuffer vom Antriebskolben laufend nachgeschoben wird, so daß der Schlagkolben nicht nur von der Expansion des Luftpuffers, sondern auch noch vom Antriebskolben selbst auf das Werkzeug hin geschleudert wird. Entsprechende Nachteile gelten auch für den Schlagkolbenantrieb gemäß US-PS 35 87 754, denn auch dort wird der Schlagkolben ausschließlich durch die Kraft einer Feder beschleunigt, die während des Rückhubes gespannt worden ist Unter Verzicht auf einen Antriebskolben wird dort der Schlagkolben direkt von

einem Kurbeltrieb angetrieben, dessen Pleuelstangen-Zapfen in einem halbkreisförmigen Schlitz der Kurbelscheibe gleiten kann. Während beim Rückhub des Schlagkolbens der Pleuelstangen-Zapfen am Schlitzende anliegt und der Schlagkolben die Feder spannt, kann nach Beginn des Vorhubes der Pleuelstangen-Zapfen unter der Federkraft durch den bogenförmigen Schlitz gleiten, so daß dann der Schlagkolben sich unter dem Druck der Feder voranbewegt; dabei steht aber die Massenträgheit der seitlich hin und her zu bewegenden Pleuelstangenmasse einer erheblichen Beschleunigung entgegen, so daß auch mit disem Antrieb hohe Schlagfrequenzen nicht erzielbar sind. Die US-PS 25 03 907 zeigt einen Kurbeltrieb für einen Kolben, bei dem während des Betriebes die Hublänge von Hand einstellbar ist; Vorhub- und Rückhub-Geschwindigkeit sind gleich. Bei dem Schlagapparat nach der OE-PS 1 56 773 werden im Schlagkolben angeordnete Unwuchten durch eine biegsame Welle von außen her gedreht; ein ruhender Luftpuffer, der beim Schlagkolben-Rückhub komprimiert wird, soll der Wiedergewinnung der Dämpfungsenergie dienen, ohne daß auf Eigenschwingungsfrequenzen von Dämpfungsfedern Rücksicht genommen werden muß. Alle diese bekannten Kolbenantriebe geben keinen Hinweis auf den Antrieb nach der Erfindung, der ohne einen Luftpuffer mit seinen Dichtproblemen und ohne eine die Schlagenergie speichernde Feder auskommt, deren Kraft mit zunehmendem Vorhubweg abnimmt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt:

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Schlaghammers,

Fig. IA einen vergrößerten Längsschnitt des Antriebsteiles des Schlaghammers,

F i g. 2A, 2B und 2C aufeinanderfolgende schematische Darstellungen der Arbeitsweise der Kurbelanordnung mit den zwei Kurbelwellen,

Fig.3 ein Diagramm, das die Bewegung des Schlagkolbens gemäß der Erfindung und der Kolben bei den bekannten Schlaghämmern mit pneumatischem Puffer wiedergibt

Gemäß Fig. 1 weist ein tragbarer Schlaghammer 10 ein Gehäuse 11 mit einem sich nach vorn erstreckenden, zylindrischen Gehäuseteil 12 auf. Mit dem Gehäuse 11 verbunden ist ein allgemein zylindrischem Motorgehäuse 14 für einen Elektromotor mit einer Welle 15 (F i g. 1 A) und ein Handgriff 16, der einen Betätigungsschalter (17) trägt

Der im Ausführungsbeispiel dargestellte Schlaghammer 10 kann auf ein Werkzeug entweder nur Hammerschläge ausüben oder dieses nur drehen oder ihm in Kombination Hammerschläge und eine Drehbewegung mitteilen; das Werkzeug ist mittels eines geeigneten Haltemechanismus 18 zu befestigen. Die Drehbewegung auf einen Werkzeugeinsatz 54 kann wahlweise durch manuelle Betätigung eines Wählhebels 20 gesteuert werden. Die Erfindung ist indessen nicht auf die Verwendung bei rotierenden Schlaghämmern beschränkt, sondern auch für Schlaghämmer bestimmt, die auf den Werkzeugeinsatz lediglich Hammerschläge ausüben.

Aus Fig. IA erkennt man, daß das Ende der Motorwelle 15 eine Zahnung 22 trägt, die mit den Zähnen eines Zahnrads 23 auf einer ersten Kurbelwelle kämmt, die allgemein mit 24 bezeichnet ist Das Zahnrad 23 ist über einen Keil 25 mit der Kurbelwelle 24 verbunden, die mit zylindrischen Abschnitten 27 und 28 in Lagern 29 und 30 gelagert ist

Die Kurbelwelle 24 enthält eine ringförmige Zahnung 32, die mit den Zähnen eines Zahnrads 33 kämmt, das frei drehbar auf einer Welle 34 befestigt ist. Das Zahnrad 33 enthält eine Ringfläche 33a, die im Reibeingriff mit einer auf einer Scheibe 35 ausgebildeten Ringfläche 35a steht; die Scheibe 35 ist fest mit der Welle 34 verbunden. Federscheiben 37 drücken die Ringflächen 33a, 35a in gegenseitigen Reibeingriff; diese bilden eine Drehmomentüberlastkupplung.

ίο Die Welle 34 enthält zylindrische Abschnitte 39 und 40, die in Lagern 41 und 42 gelagert sind und treibt über ein Kegelzahnradpaar 43, 45 eine Hülse 46 an, die auf einer Laufbuchse 48 drehbar angeordnet ist

Die Hülse 46 weist an ihrer vorderen Stirnfläche ringförmig angeordnete Kupplungszähne 49 auf, die wahlweise mit komplementären Kupplungszähnen 50 auf einer Hülse 51 in gegenseitigen Eingriff treten können. Diese Hülse ist durch Keile drehfest, aber mit einer begrenzten axialen Beweglichkeit auf der Laufbuchse 48 angeordnet Die Axialbewegung der Hülse 51 in bezug auf die Laufbuchse 48, mit der die Kupplungszähne 49, 50 in und außer Eingriff gebracht werden können, wird mittels des manuell betätigten Wählhebels 20 gesteuert

Das innere Ende der Laufbuchse 48 ist innerhalb der Hülse 46 aufgenommen, die im Gehäuse 11 in einem Lager 53 gelagert ist. Das vordere Ende der Laufbuchse 48 ist im zylindrischen Teil 12 des Gehäuses 11 gelagert und nimmt an seinem nach vorn weisenden Ende das Ende des Werkzeugmitnehmers 54 auf, der hin- und herbeweglich befestigt ist und der Übertragung aufeinanderfolgender Stöße auf das Ende jenes Werkzeugschaftes dient

Ein Antriebskolben 56 in Form eines Hohlzylinders ist innerhalb des hinteren Endes der Laufbuchse 48, und in dem Antriebskolben 56 ist ein Schlagkolben 57 axial gleitbar angeordnet. Der Schlagkolben 57 enthält an seinem hinteren Ende ein Sackloch 58 in Verbindung mit einer sich quer durchgehend erstreckenden öffnung 59.

Das Sackloch 58 nimmt einen etwa zylindrischen Mitnehmer 60 auf, der eine diametral durchlaufende Bohrung 61 besitzt in der sich ein Antriebsbolzen 62 befindet Die entgegengesetzten Enden des Antriebsbolzens sind in entgegengesetzten Bohrungen aufge- nommen, die in der Wand des Antriebskolbens 56 ausgebildet sind.

Der Mitnehmer 60 besitzt eine erste etwa zylindrische öffnung 64, die mit dem innersten Teil des Sacklochs 58 zusammenwirkt, um eine Schraubendruckfeder 65 einzuschließen. An seinem andeien Ende besitzt der Mitnehmer 60 eine etwa zylindrische öffnung 66, die mit der Bohrung 58 zur Aufnahme einer weiteren Schraubendruckfeder 67 zusammenwirkt, die mittels eines Schreibeinsatzes 68 gehalten wird, der in einem vergrößerten Bohrungsteil 58a aufgenommen ist und dort durch einen C-Ring 70 gehalten wird.

Der Innendurchmesser der öffnung 59 im Schlagkolben 57 ist in Hubrichtung wesentlich größer als der Außendurchmesser des Antriebsbolzens 62. Der Raum

bu zwischen den Innenseiten der öffnung 59 und der Außenfläche des Antriebsbolzens 62 bildet zwischen diesem und dem Schlagkolben 57 ein elastisches Verbindungsmittel in Form einer elastischen Verbindung mit totem Gang, deren Zweck noch erläutert wird.

Die Federn 65 und 67 ermöglichen eine Schwingbewegung des Schlagkolbens 57 innerhalb des Antriebskolbens 56 um den Antriebsbolzen 62 und reduzieren die auf die Bedienungsperson einwirkenden Rückstoß- und

Vibrationskräfte.

Der Antriebskolben 56 ist durch einen Kolbenbolzen 72 mit einem Ende einer Pleuelstange 73 im Eingriff, deren anderes Ende über ein Kugellager 75 an einem Kurbelzapfen 74 gelagert ist; sofern auf den besonderen s Antriebskolben 56 verzichtet wird und der Schlagkolben 57 direkt auf der Laufbuchse 48 gleitet, fallen die beiden Bolzen 62 und 72 zusammen. Der Kurbelzapfen 74 ist einstückig mit einer zweiten Kurbelwelle 76, deren Achse parallel in einem Abstand zur Achse der ersten Kurbelwelle 24 verläuft und die ein Gegengewicht 77 aufweist; dieses ist einstückig mit einem zylindrischen Kurbelwellenteil 78, der innerhalb einei; Bohrung 79 in einer, Gehäuseplatte 80 Ober Kugellager 82 und 83 gelagert ist

Der .Kurbelzapfen 74 besitzt einen Ansatz 85 verringerten. Durchmessers, der schwenkbar mittels eines Kugellagers 87 mit einem Ende einer Kuppelstange 86 im Eingriff steht, deren anderes, Ende über ein Kugellager 90 außerdem schwenkbar mit einem Kurbelzapfen 89 in Eingriff steht Deir Zapfen 89 ist einstückig mit und exzentrisch zu einem Gegengewicht 92, und beide sind Teile der ersten Kurbelwelle 24.

Die Kurbelanordnung, die von den beschriebenen Kurbelwellen 24 und 76 der Kuppelstange 86 und der Pleuelstange 73 gebildet wird, ist nach den Prinzipien eines bekannten, sogenannten Mehii-Gelenk- oder Schleppglied-Mechanismus aufgebaut Eine solche Kurbelanordnung erteilt einem.axial beweglichen Kolben beim Vorhub eine wesentlich größere Geschwindigkeit als beim Rückhub, so daß die kinetische Energie eines solchen Kolbens beim Vorhub größer ist als beim Rückhub.- Die Arbeitsweise ist am besten aus den F i g. 2A, 2B und 2C verständlich.

Fig.2A zeigt die Kurbelanordnung, während sie beginnt den Antriebskolben 56 mit demi Antriebszapfen 62 und damit auch den Schlagkolben 57' in Richtung auf den -Werkzeug-Mitnehmer 54 zu beschleunigen. Der Schlagkolben, wird etwa in der Mitte des Antriebskolben-Vorhubs die maximale Geschwindigkeit annehmen; während der Beschleunigung seiner Vorwärtsbewegung liegt der Antriebszapfen 62 — gegen' den Druck der Feder 65 — an der Vorderwand der Bohrung 59 an.

Nachdem der Antriebszapfen 62 den Mittelpunnkt seines .Vorhubs durchlaufen ,hat, beginnt seine Geschwindigkeit zu sinken; diese Verzögerung des Antriebszapfens 62 als Folge seiner Verbindung mit der Kurbelanordnung, wird infolge des taten Ganges der Verbindung zwischen der länglichen öffnung 59 im Schlagkolben 57 und dem Antriebszlipfen 62 jedoch so nicht auf den Schlagkolben 57 übertragen.

F i g. 2B zeigt die Anordnung der verschiedenen Teile unmittelbar vor dem Zeitpunkt an dem der Schlagkolben 57 gegen den Mitnehmer 54 stößt Obwohl sich der Antriebskolben 56 mit seinem Antriebszapfen 62 in seinem vorderen Totpunkt befindet, bewegt sich der Schlagkolben 57 immer noch weiter, und zwar mit einer nahe seiner Maximalgeschwindigkeit liegenden Geschwindigkeit wobei er sich lediglich aufgrund der Reibung etwas verlangsamt Obwohl der Antriebszapfen 62 danach seine Bewegung in Riickhubrichtung beginnt erlaubt die erwähnte Totgang-Verbindung 59/62 noch weiterhin eine Relativbewegung zwischen dem Schlagkolben 57 und dem Antriebszapfen 62 bis zum Aufschlag des Schlagkolbens auf den Mitnehmer 54. Es sei darauf hingewiesen, daß im Betrieb die Kurbelanordnung selbst über die Totgang-Verbindung 59/62 den Schlagkolben 57 am Ende des Vorhubes nicht anhält; der Schlagkolben wird lediglich durch sein Aufschlagen auf den Mitnehmer 54 gestoppt

F i g. 2C zeigt die Anordnung der verschiedenen Teile, wenn sich der Antriebszapfen 62 und der Schlagkolben 57 im Rückhub bewegen. Nun ist der Antriebszapfen 62 gegen die Kraft der Feder 67 in Anlage an der Rückwand der Bohrung 59. Wie oben erwähnt erteilt die Kurbelanordnung dem Antriebszapfen 62 und dem Schlagkolben 57 beim Rückhub eine geringere Geschwindigkeit als beim Vorhub; beispielsweise beträgt sie ungefähr 50 % der Geschwindigkeit beim Vorhub; dies führt dazu, daß die kinetische Energie des Schlagkolbens in Stoßrichtung etwa dreimal so groß ist wie beim Rückhub. Durch Bemessung der jeweiligen Längen der Kurbelarme, Kuppel- und Pleulstangen kann eine Rückhubgeschwindigkeit im Bereich von wenigen Prozent bis 100 Prozent der Geschwindigkeit beim Vorhub erreicht werden.

Die verhältnismäßig geringe Beschleunigung des Schlagkolbens beim Rückhub als. Folge seiner geringeren Geschwindigkeit in dieser Richtung verringert die auf die Bedienungsperson des Werkzeugs einwirkenden Reaktionskräfte. Dieses Merkmal trägt zu einer geringeren Ermüdung der Bedienungsperson und zu einer längeren Lebensdauer des Werkzeugs bei

In Fig.3 stellen die Kurven 100 und 101 die Bewegung des Antriebs- bzw. Schlagkolbens bei den bekannten mit einem pneumatischen Puffer arbeitenden Systemen dar; diese Kurven sind mit der Zeit als Abszisse und den Hüben als Ordinateaufgezeichnet Die gestrichelt gezeichnete Kurve 102 entspricht der Bewegung des Schlagkolbens 57 bei der Erfindung. Die in den F i g. 2A, 2B und 2C dargestellten Positionen des Schlagkolbens sind auf der Kurve 102 angegeben. Es ist erkennbar, daß sich die Bewegung des erfindungsgemäßen Schlagkolbens der Bewegung des pneumatisch betätigten Schlagkolbens eng annähert

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schlaghammer mit einem axial gleitbaren, als Freikolben arbeitenden Schlagkolben, der über einen Antriebsbolzen antreibbar ist, der von einem Motor über einen Kurbeltrieb in Hammerrrichtung hin und her bewegbar ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Verbindungsmittel zwischen dem Antriebs- ig bolzen (62) und dem Schlagkolben (57) sind rein mechanisch gebildet durch eine Totgang-Verbindung (59/62) unter Begrenzung der Axialbewegung des Schlagkolbens (57);

b) der Kurbeltrieb zwischen der Motoavelle (15) und dem Antriebsbolzen (62) ist gebildet durch eice Kurbelanordnung nach Art einer an sich bekannten M ehrgelenk-Schleppglied-Anordnung (24, 89; 86; 76, 74, 73), die dem Antriebsbolzen (62) beim Vorhub in Richtung auf das Werkzeug eine beträchtlich höhere Geschwindigkeit erteilt als beim Rückhub.

2. Schlaghammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Totgang-Verbindung (59/62) ein einem Antriebskolben (56) den quer zur Hubrichtung liegenden Antriebsbolzen (62) und im Schlagkolben (57) eine quer zur Hubrichtung liegende öffnung (59) aufweist, die den Antriebsbolzen (62) aufnimmt und deren Breite in Hubrichtung größer ist als der Außendurchmesser des Antriebsbolzens(62).

3. Schlaghammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schlagkolben (57) in Hubrichtung beidseits des Antriebsbolzens (62) Dnjckfedern (65,67) angeordnet sind.

4. Schlaghammer nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelanordnung enthält:

a) eine von der Motorwelle (15) angetriebene erste Kurbelwelle (24) mit einem exzentrischen Kurbelzapfen (89),

b) eine zweite frei drehbare Kurbelwelle (76), deren Achse parallel im Abstand zur Achse der ersten Kurbelwelle (24) liegt, mit einem exzentrischen Kurbelzapfen (74), an dem eine den Antriebszapfen (2) betätigende Pleuelstange (73) angelenkt ist und der einen Ansatz (85) geringeren Durchmessers aufweist,

c) eine Kuppelstange (86), die mit ihren Enden an den Kurbelzapfen (89; 85) der beiden Kurbelwellen (24 bzw. 76) gelagert ist

5. Schlaghammer nach einem der Ansprüche 2 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuelstange (73) mit ihrem kurbeltriebfernen Ende an einem Kolbenbolzen (72) im Antriebskolben (56) gelagert ist.